《数控程序辅助编辑器在数控加工编程教学中的应用》
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摘 要：针对手工编制数控程序教学过程中,学生易在关键字词法、参数使用等方面犯错的实际情况,我们开发了一套教学辅助编辑器.编辑器能在编程时进行实时词法分析,显示报警语句,约束学生规范书写格式,加深对关键字的理解,有利于学生课外独立练习,达到提升教学效果的目的.
关键词：数控加工编程 编辑器 教学
手工编制数控加工程序是数控技术专业学生必须掌握的核心技能,一般采用项目化教学,通常由教师宣讲数控系统编程规则、常用程序代码,然后指导学生规划加工工艺,进行程序实现,最后带领学生仿真验证、试切、真实加工.项目化教学由于案例真实,能引起学生的兴趣,知识点模块化,能帮助学生系统地学习,但是在操作过程中,仍存在如下问题,影响教学效率和质量.
一是学习初期,或因对代码撰写规则不熟,或输入笔误,学生常犯词法错误,如循环指令“WHILE”,漏写字母;指令“GO（0、1、2之0）”,误输入为“GO（0、P、Q之O）”.二是常犯语法错误,如法拉克系统程序开头漏写程序号,结尾漏写百分号.三是常犯语义错误,如不同平面的圆弧指令,乱用、混用I、J、K、R參数;不同的数控系统,混用特定指令等.四是学生易犯工艺错误,如使用了不合适的主轴转速、进给速度等等.
上述问题往往只有在使用仿真软件验证或上机调试时才能发现.而仿真和上机调试,虽有报警,但有时报警内容过于简略,加上汉化翻译原因,字面意思与原文本意相差甚远,使得初始阶段的学生不能理解问题之所在.而且报警提示经常不能定位到具体哪段程序存在问题,进一步加大了排除难度.如频繁查阅相关资料,则大量时间被用于程序译读、词法、语法核查上,学生不能将更多的精力用于锻炼工艺规划能力;花费大量精力编制的程序,如频频报警,也打击了学生兴趣.而且参数误用易产生安全隐患,导致事故.过多精力被用于帮助学生解决上述问题,也不利于教师更关注于提升教学质量.
目前市场上虽有面向企业用户的商用类编辑器,能对词法、语法问题用颜色标示,但不能针对学生群体情况,对各种问题分门别类地报警提示,无法提升学生的程序编辑能力.且在学校时,手工编程时普遍使用的还是文本编辑器.
一、数控程序辅助编辑器设计
1.编辑器功能
针对上述问题,以法拉克数控系统铣削为模板,开发了一套数控程序辅助编辑器,其功能目标为：识别常用关键字词法规则,对输入数据不符合规则情况,即报出对应警示信息;在满足词法规则的前提下,能判断输入数据是否处于合理范围;同时,编辑器具备、扩展能力,为兼顾更多类型数控系统预留接口.编辑器详细功能如下.
（1）数字机能A-Z.字母后可跟任意有理数,如XIO、X-10.2,可跟参数,如X#10.当不是上述数据时,立即报警提示.数字可设定区间范围,超范围报警.如设定X轴移动范围为-200～200,如输入“X200.1”,报警.设定“#”参数#300～#400可用,输入“X#401”时,报警.
（2）准备机能G.字母后可跟00～99中任一数字,首个数字“0”可省略,如GO、GOO、GOI、G1.可跟正分数,如G10.1、G54.1.可跟参数,如G#10.不是上述数据时,即报警提示.可制定指定机床G代码清单,输入代码不在清单内即报警.如A机床识别G20,但B机床不识别,则可针对A机床和B机床G代码清单.“#”参数可范围.
（3）辅助机能M.字母后可跟00～99中任一数字,首个数字“0”可省略,如MO、MOO、M98.可跟参数,如M#10.可制定指定机床M代码清单,输入代码不在清单内即报警.“#”参数可范围.
（4）主轴机能S.进给机能F：S字母后可跟零和正整数,如S10、S1000.F字母后可跟零和正整数、正分数,如F100、F100.5.可跟参数,如S#10,F#100.数字可设定区间范围,超范围报警.如设定主轴转速不能超过3000,当检输入“S3001”时,报警.“#”参数亦可设定范围.可设定主轴S和进给F之间的比例关系,超比例报警提示.
（5）语义分析功能.可检测固定循环代码所需参数是否齐全或多余.可检测刀具号、长度补偿号、半径补偿号是否在设定范围,防止误用.
2.编辑器构架思路
根据数控系统要求归纳常用关键字书写规则,形成词法规则库.编辑器运行时,首先读取规则库,存入缓存备用.词法规则库可根据数控系统单独,使编辑器具备一定的兼容能力.
当编辑器输入页面接收到字符输入信号时,即在规则库中搜索,判断该字符是否为数控系统具备的关键字首字符.如为否,则在信息栏弹出报警提示信息.如为是,则输入界面每接收到一个输入字符,便在规则库中检索数字、公式规则,判断是否满足规范,并依规弹出报警信息,直至键入另一个关键字首字符或空格,结束判断.如此循环直至整个数控代码撰写完毕.
3.编辑器实现
编程平台使用VS2015,新建为多文档项目,可创建出输入界面,由输入界面接受键盘键入字符信息.添加对话框作为报警信息栏,与用户进行信息交互.使用CView类中OnChar函数,响应键入字符行为,并开始词法分析.
二、编辑器应用和使用效果
1.编辑器应用
编辑器可用于“数控机床编程与操作”类课程的全过程教学阶段,尤其是在初始阶段使用,更能发挥作用.应用可分以下几个步骤.
教学准备：教师针对特定机床编辑器规则库.
教学初始阶段：讲授工艺规划、编程规则,以简单案例作为实训内容,安排学生实训.在实训过程中要求学生根据编辑器报警提示,完成编程工作.
教学中期阶段：学生已有编程基础,教师以更复杂的工件案例,讲授更高层次的代码使用规则.要求学生以文本文档编写程序,编写后导入辅助编辑器,查看报警内容,加深学生理解记忆.
教学末期阶段：教师给出实训案例,学生根据己学知识,在辅助编辑器的帮助下,自学部分内容,完成工艺规划、程序编制、加工.教师观察整个过程,适时指导.
2.编辑器使用效果
以笔者班级学生为例,从时间跨度约半学期的使用经历来看,编辑器在以下几个方面能起到较好的辅助教学作用.
（1）在程序编辑初始阶段,尽可能降低了安全风险.由于编辑器可根据现场实际机床一些工艺要求,约束程序表达的机床行为,因此可识别安全隐患,不合理的工艺参数并报警.如根据机床、刀具等数据,可约束Z轴加工时的行程范围.当学生使用了错误的长度补偿号时导致Z轴行程超限时报警,可避免撞刀.还可约束主轴转速和进给速度间的比例关系,当输入不匹配的两个数据时报警,可避免粘刀、刀具快速磨损等现象发生.
（2）学生程序编辑时间明显缩短.由于不用担心词法、语法、部分工艺问题,因此给予了学生编制程序的信心,且能将更多精力用于工艺规划上.程序在机床上运行一次通过率高,也让学生较快地获得成就感,大大提升了学习兴趣.
（3）由于初始阶段已对安全隐患进行了初步排查,因此降低了教师担心安全事故的压力.且编辑器己帮助学生解决大部分常犯、易犯错误,教师的精力被节约出来,可用于与学生探讨更复杂零件的加工工艺、机床操作方面更深层次的技术手段等问题,最终提升了整个课程的教学质量和效率.
三、小结
据统计,与切削过程相比,数控程序编制时间占了整个数控加工过程的大部分比例.确定工艺路线、工艺准备、程序编制、仿真试切削是数控加工的几大工作内容,因此缩短程序编制时间,尤其避免词法、语法类低级错误,具有较大意义.教学中使用辅助编辑器,能帮助学生快速进入工艺设计状态,避免陷入无用的查错过程,帮助学生树立信心,最终提升教学质量.
参考文献：
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[2]韩向春,数控系统程序编辑器的设计与实现[J].制造业自动化,2004（26）.
[3]郑阿奇.Visual C++实用教程[M].北京：电子工业出版社,2017.
（作者单位：乐山职业技术学院）
该文结论，上文是一篇适合数控加工论文写作的大学硕士及关于编辑器和数控加工本科毕业论文，相关编辑器和数控加工开题报告范文和学术职称论文参考文献.
编辑器和数控加工引用文献:
[1] 编辑器和数控加工硕士毕业论文范文 编辑器和数控加工相关参考文献格式范文2万字
[2] 数控加工论文范文 数控加工方面论文范文资料2万字
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